Kemiallinen yhtälö natriumbikarbonaatin hajoamiselle

Ruokasooda on amfoteerinen epäorgaaninen suola, jonka kaava on NaHCO ₃ ja jota on yhtä kaikkialla kemian laboratorioissa kuin keittiössä. Se koostuu hiilihapon konjugaattiemäksen natriumsuolasta . Jälkimmäinen on heikko happo, joka antaa bikarbonaatille lievästi emäksisen luonteen.

Tämä yhdiste on valkoinen kiteinen aine, jota löytyy erilaisista mineraaleista, kuten natronista ja nakoliitista, jota kutsutaan myös termokaliitiksi. Sitä saadaan myös teollisesti johtamalla kaasumaista ammoniakkia ja hiilidioksidia väkevän natriumkloridi- tai suolaliuoksen läpi.

Miksi sitä kutsutaan ruokasoodaksi?

Natriumbikarbonaatin systemaattinen nimi on itse asiassa natriumvetykarbonaatti tai natriumvetytrioksokarbonaatti (-1). Kuitenkin vielä nykyäänkin yleisnimi natriumbikarbonaatti on suositeltava, koska se on lyhyempi eikä sisällä liikaa epäselvyyttä. Bikarbonaatin bi – etuliite viittaa siihen, että tämä suola sisältää kaksi kertaa enemmän karbonaatteja kutakin natriumionia kohti kuin natriumkarbonaatti, jonka kaava on Na ₂ CO ₃ . Huomaa, että yllä olevassa kaavassa jokaista karbonaatti-ionia kohti on kaksi natriumia, mikä vastaa sanomista, että jokaista natriumia kohti on ½ karbonaattia. Toisaalta NaHCO ₃ :ssa on yksi karbonaatti jokaista natriumia kohden, mikä edustaa kahdesti ½, mistä etuliite tulee.

Ruokasoodan kemialliset ominaisuudet

Natriumbikarbonaatti on suhteellisen halpa aine, ja sillä on kemiallisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä hyödyllisen monissa sovelluksissa sekä laboratoriossa että sen ulkopuolella.

• Ensinnäkin sen lievästi emäksinen luonne tekee siitä erinomaisen vaihtoehdon happojen neutraloimiseen roiskeiden sattuessa. Neutralointireaktio tuottaa havaittavan kuohumisen, joka osoittaa helposti, kun happo on neutraloitunut. Toisaalta ylimääräisen bikarbonaatin lisääminen ei ole ongelmallista, koska se on heikko emäs. Itse asiassa jokaisessa kemian laboratoriossa pitäisi aina olla tätä tarkoitusta varten pullo, jossa on natriumbikarbonaattiliuosta.
• Lisäksi natriumbikarbonaatissa on myös ionisoituva protoni, koska hiilihappo on diproottinen happo, joten se voi reagoida myös emästen kanssa.
• Lopuksi tällä suolalla on se erikoisuus, että se hajoaa helposti kuumennettaessa. Tällainen lämpöhajoaminen on tämän artikkelin pääaihe, ja se kuvataan seuraavassa osassa.

Natriumbikarbonaatin hajoamisyhtälö

Kuten edellisessä osiossa mainittiin, ruokasooda hajoaa kuumennettaessa. Tämä reaktio tuottaa hiilidioksidin (CO _{2 ) vapautumisen kaasun ja vesihöyryn (H 2} O) muodossa , kun taas alkalinen suolanatriumkarbonaatti (Na ₂ CO ₃ ) jää kiinteään faasiin. Tasapainotettu tai säädetty kemiallinen yhtälö on:

HUOMAA: Jos paine on alle 100 °C, muodostunut vesi kondensoituu nestemäiseen tilaan, jos paine on 1 atm. Mainitun lämpötilan yläpuolella sen sijaan muodostuu höyryä.

Tämä kemiallinen reaktio tapahtuu luonnollisesti huoneenlämpötilassa, mutta hyvin hitaasti. Tästä syystä ruokasoodalla on viimeinen käyttöaika, joka on noin 2–3 vuotta. Reaktio kuitenkin kiihtyy lämpötilan noustessa, mikä tapahtuu nopeasti yli 80 °C:ssa. Toisaalta hapot katalysoivat tätä reaktiota.

Yksi natriumbikarbonaatin lämpöhajoamisen olennaisista piirteistä on hiilidioksidikaasun ja vesihöyryn vapautuminen. Tämä ominaisuus, sekä se, että ruokasooda tai karbonaatti eivät ole terveydelle haitallisia, tekee ruokasoodasta usein kemiallisen nostatusaineen, kun leivotaan erilaisia ​​ruokia, kuten kakkuja, pannukakkuja ja muita.

Tämän lisäksi yllä oleva hajoamisreaktio selittää myös tämän suolan käytölle ominaisen ominaisuuden ruoanlaitossa tai leivonnassamme: tyypillisen metallisen maun, joka jää joihinkin ruokiin, jos lisäämme seokseen liikaa bikarbonaattia. Tämä maku tulee natriumkarbonaatista, joka muodostuu ruokasoodan hajoamisen jälkeen. Natriumkarbonaatti on paljon emäksisempi yhdiste kuin bikarbonaatti, koska se on sen konjugaattiemäs, ja happona bikarbonaatti on erittäin heikko. Muistaen, että konjugaattiemäksen vahvuus on käänteinen hapon lujuudelle, erittäin heikko happo synnyttää vahvemman emäksen.

Tätä samaa reaktiota käytetään myös leivinjauheessa. Tämä kulinaarinen ainesosa sisältää noin kolmanneksen natriumbikarbonaattia nostatusaineena; Se sisältää myös happamia aineita, jotka auttavat bikarbonaatin hajoamisessa ja jotka myös neutraloivat reaktion jälkeen muodostunutta karbonaattia.

Toinen hajoamisreaktio

Jos otamme näytteen natriumbikarbonaattia ja kuumennamme sitä, kun se saavuttaa noin 80 °C:n lämpötilan, se alkaa hajota nopeasti, kunnes se muuttuu kokonaan natriumkarbonaatiksi, hiilidioksidiksi ja vedeksi, kuten juuri näimme. Kuitenkin, jos jatkamme lämmitystä, tulee aika, jolloin tapahtuu toinen hajoamisreaktio, jolloin vapautuu enemmän hiilidioksidia.

Tämä toinen hajoamisreaktio tapahtuu noin 850 °C:ssa ja tuottaa hiilidioksidin lisäksi natriumoksidia (Na ₂ O), kuten seuraavasta yhtälöstä voidaan nähdä:

Vaikka tämä hajoamisreaktio voidaan suorittaa kuumentamalla natriumbikarbonaattia korkeisiin lämpötiloihin, se ei itse asiassa ole natriumbikarbonaatin hajoamisreaktio, koska tässä tapauksessa natriumista hajoaa karbonaatti.

Viitteet

Buddies, SSL (2017, 17. elokuuta). Kadonnut ruokasooda . Tieteellinen amerikkalainen. https://www.scientificamerican.com/article/vanishing-baking-soda/

Chang, R. (2021). Kemia (11. ^painos ). MCGRAW HILLIN KOULUTUS.

tiedebitti. (2017, 27. helmikuuta). Natriumbikarbonaatin hajoamisreaktio. Kemiallinen kokeilu. [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=NNorw848tGk

EcuRed. (nd). Natriumbikarbonaatti (aine) – EcuRed . https://www.ecured.cu/Bicarbonato_de_sodio_(Aine)

IUPAC. (2005). EpäORGAANISEN KEMIAN NIMISTÖ – IUPAC-suositukset 2005 . IUPAC punainen kirja. http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf